Wie kann Multi-Touch auf einem HMI aktiviert werden?

Als HMI-Anbieter habe ich unzählige Stunden damit verbracht, Ingenieure und Werksleiter durch den chaotischen und oft übersehenen Prozess der Aktivierung von Multitouch auf ihren Mensch-Maschine-Schnittstellen zu führen – denn es geht nicht nur darum, einen neuen Bildschirm an einen Schaltschrank zu hängen. Es geht darum, sicherzustellen, dass Multi-Touch tatsächlich in der unbarmherzigen, fettverschmierten Umgebung einer Fertigungshalle funktioniert, und nicht nur in einer Labordemo. Im Laufe der Jahre habe ich gesehen, wie Teams kritische Schritte übersprungen haben, sich das billigste handelsübliche Touch-Glas schnappten und am Ende ein HMI hatten, das eine Wischbewegung mit vier Fingern registrierte, wenn ein Arbeiter gerade auf ein Ventil tippen wollte. Heute erläutere ich die realen, umsetzbaren Schritte, um Multi-Touch richtig zu machen, mit Kontext, den nur jemand teilen kann, der seinen Lebensunterhalt mit der Lieferung von HMIs verdient.

Lassen Sie uns zunächst definieren, was „Multi-Touch auf einem HMI“ für den industriellen Einsatz tatsächlich bedeutet, und nicht die schicken Tablet-Wischbewegungen, die Sie zum Scrollen in sozialen Medien verwenden. Industrielles Multi-Touch muss zuverlässig sein: Ein Arbeiter, der Baumwollhandschuhe trägt (nicht die dünnen, mit Stiften kompatiblen), muss ohne Fummeln ein 3D-Schema eines Förderbands durch Auf- und Zuziehen vergrößern oder mit zwei Fingern ein Rezept von einer Linie zur anderen in der Fabrikhalle ziehen. Zu viele Zulieferer vergessen das – sie bauen ein HMI mit der gleichen Technologie wie ein Verbraucher-iPad und fragen sich dann, warum es ausfällt, wenn ein Arbeiter mitten im Betrieb Öl vom Bildschirm wischt. Aus diesem Grund priorisieren wir für uns Touch-Hardware in Industriequalität gegenüber Verbraucherteilen, weshalb unser Sortiment Optionen wie das umfasstHMI 7 ZollUndHMI 10 Zoll, beide mit der Sensibilität und Haltbarkeit gebaut, um dem täglichen industriellen Einsatz standzuhalten.

Der erste entscheidende Schritt, bevor Sie überhaupt einen Touchscreen kaufen, besteht darin, Ihren spezifischen Anwendungsfall zu prüfen. Nicht jedes HMI benötigt Fünf-Finger-Multitouch oder Gestenunterstützung wie Drehen oder Wischen nach links. Eine Verpackungslinie, bei der die Mitarbeiter zwischen zwei Pumpeneinstellungen wechseln müssen, erfordert lediglich eine einfache Zweipunktberührung: Tippen, Halten und Ziehen. In einer Prozessleitanlage, in der Bediener mehrere Tanks überwachen und Sollwerte anpassen, sind möglicherweise Drei-Finger-Gesten erforderlich, um zwischen den Bildschirmen zu wechseln. Ich hatte einen Kunden aus der Automobilfertigung, der ein erstklassiges Multi-Touch-HMI bestellte, das 30 % mehr als nötig kostete, nur um 90 % des Bildschirms für ein einziges Messgerät zu nutzen – eine Geldverschwendung und unnötige Komplexität, die die Mitarbeiter verlangsamte. Um dies zu vermeiden, listen Sie jede Berührungsaktion auf, die Ihr Team tatsächlich ausführen wird: wie viele Finger, welche Art von Eingabe (behandschuht, bloß, Stift) und wie oft Sie Gesten verwenden werden. Diese Prüfung erspart Ihnen übermäßige Ausgaben für Hardware, die mehr leistet, als Sie benötigen.

Wählen Sie als Nächstes die richtige Touch-Hardware und den richtigen Controller aus. Hier passieren als HMI-Anbieter die meisten Fehler. Verbraucher-Touchscreens nutzen die projizierte kapazitive Technologie (PCAP), die auf nackter Haut empfindlich reagiert, aber schrecklich ist, wenn sie mit Öl, Staub oder leichten Handschuhen bedeckt ist. Im Gegensatz dazu sind industrielle PCAP-HMIs mit einigen wichtigen Verbesserungen ausgestattet: dickeres Glas (um Kratzern durch Werkzeuge oder Teile zu widerstehen), verbesserte Elektrodenmuster, die Industriegeräusche herausfiltern, und manchmal Schutz vor elektrostatischer Entladung (ESD), um der statischen Elektrizität standzuhalten, die bei Metallarbeitsplätzen üblich ist. Wenn Sie sich für einen Resistiv-Touchscreen (den älteren, druckbasierten Typ) entscheiden, ist Multi-Touch im Grunde nicht vorhanden – er registriert nur einen Eingabepunkt und ist daher für jedes moderne Multi-Touch-HMI nicht geeignet. UnserIndustrielles HMILinie verwendet PCAP-Controller in Industriequalität, die speziell für Fertigungsumgebungen kalibriert wurden, sodass Sie nicht mit falschen Berührungen durch Staub oder behandschuhte Hände zu kämpfen haben. Sobald Sie die Hardware ausgewählt haben, vergewissern Sie sich, dass der Controller die Anzahl der benötigten Touchpunkte unterstützt – die meisten industriellen Multi-Touch-HMIs unterstützen 2–5 Punkte, aber billige Controller können das nicht ohne Verzögerung bewältigen.

Dann kommt die Softwarekalibrierung, bei der viele Teams nach der Installation einer neuen HMI einen Fehler machen. Bei der Kalibrierung wird nicht nur auf ein Fadenkreuz im Setup-Menü getippt, sondern die Berührungsempfindlichkeit wird an Ihre Umgebung angepasst. Eine Kalibrierung, die in einem klimatisierten Büro funktioniert, schlägt in einer Gießerei fehl, in der die Temperaturen zwischen 50 °F und 120 °F schwanken oder wo Feuchtigkeit zu Kondensation auf dem Bildschirm führt. So machen wir es für unsere Kunden: Führen Sie zunächst das Standardkalibrierungstool im Betriebssystem des HMI aus (wir verwenden ein Linux-basiertes System, das für den industriellen Einsatz optimiert ist, da Windows in Steuerungssystemen mit langer Laufzeit fehlerhaft sein kann). Führen Sie dann einen Stresstest durch: Tippen Sie mit einem behandschuhten Finger, einem bloßen Finger und sogar einer kleinen Schraubenzieherspitze auf alle Ecken und Kanten des Bildschirms, um sicherzustellen, dass keine dieser Eingaben falsch registriert werden. Wir empfehlen außerdem, eine tote Zone für Berührungen festzulegen. Ignorieren Sie zu kleine Berührungen oder versehentliche Wischbewegungen mit dem Unterarm eines Mitarbeiters, der über den Bildschirm streicht. Dies ist besonders wichtig für kleinere Bildschirme, wie zHMI 7 Zoll, bei dem es wahrscheinlicher ist, dass die Hand eines Arbeiters abrutscht und versehentlich eine Funktion auslöst. Wenn sich die Kalibrierung nicht richtig anfühlt, bleiben Sie nicht einfach bei der Standardeinstellung, sondern passen Sie den Empfindlichkeitsschwellenwert in den Treibereinstellungen des HMI an, eine Einstellung, die die meisten Teams nie ändern.

Nach der Kalibrierung müssen Sie die Benutzeroberfläche so einrichten, dass sie auf natürliche Weise mit Multi-Touch funktioniert, denn selbst die beste Hardware versagt, wenn die Benutzeroberfläche schlecht gestaltet ist. Industriearbeiter nutzen ihre HMIs nicht auf die gleiche Weise wie ihre Telefone – sie arbeiten oft schnell, tragen Handschuhe und schauen auf die Leitung statt auf den Bildschirm. Machen Sie die Tippziele also nicht zu klein: Eine Tipptaste muss für behandschuhte Hände mindestens 10 x 10 mm groß sein, anstelle der 5 mm großen Tasten, die Sie in Verbraucher-Apps sehen. Stellen Sie beim Pinch-to-Zoom sicher, dass die Geste einer logischen Funktion zugeordnet ist: Zoomen eines Schaltplans eines Rohrnetzes, nicht Scrollen durch eine Liste mit Teilenummern. Wir haben gesehen, dass Kunden mit einem HMI zu uns kamen, auf dem die Funktion „Pinch-to-Zoom“ zum Anpassen der Textgröße eingestellt war, was nutzlos war – sie wollten in einen Motorschaltplan hineinzoomen, also haben wir ihnen dabei geholfen, die Geste neu zuzuordnen. Vermeiden Sie außerdem komplexe Gesten mit mehreren Fingern – Wischen mit drei Fingern klingt vielleicht cool, aber ein gestresster Bediener wird keine Zeit haben, das zu koordinieren. Bleiben Sie bei häufigen Aktionen bei Zwei-Finger-Gesten und behalten Sie seltene Funktionen wie physische Tasten oder Einzeltipp-Befehle bei.

Jetzt ist das Testen in einer realen Umgebung nicht mehr verhandelbar. Sie könnten die beste Hardware, perfekt kalibrierte Software und eine großartige Benutzeroberfläche haben, aber wenn Sie sie in einem Labor testen, werden Ihnen all die seltsamen, industriespezifischen Grenzfälle entgehen. In einer Lebensmittel- und Getränkefabrik gibt es beispielsweise Reinigungschemikalien, die in die Blende des HMI eindringen können. Daher müssen Sie Multi-Touch testen und dabei ein mildes Desinfektionsmittel auf den Bildschirm sprühen. In einem Stahlwerk können sich Metallspäne auf dem Touch-Glas ansammeln. Testen Sie es daher mit einem Staubtuch, indem Sie den Bildschirm abwischen, während Sie Multi-Touch verwenden. Wir empfehlen unseren Kunden immer, einen zweiwöchigen Betatest an einer Produktionslinie durchzuführen und nicht an einer Pilotlinie, die mit halber Geschwindigkeit läuft. Verfolgen Sie während dieses Tests, wie viele falsche Berührungen auftreten, wie lange die Bediener für die Ausführung häufiger Aufgaben benötigen und ob Gesten tatsächlich nützlich sind. Wenn sich Bediener darüber beschweren, dass Pinch-to-Zoom zu empfindlich ist, passen Sie die Benutzeroberfläche oder die Empfindlichkeitseinstellungen an. Wenn Sie sagen, Multi-Touch sei verwirrend, vereinfachen Sie die Gesten.

Schließlich erfolgt die laufende Wartung, damit Multi-Touch langfristig funktioniert. Ein Multi-Touch-HMI ist kein Teil Ihres Steuerungssystems, bei dem Sie es einfach „einstellen und vergessen“ müssen. Mit der Zeit kann das Touchglas zerkratzen, die Kalibrierung kann aufgrund von Temperaturschwankungen abweichen und es kann sich Staub oder Fett auf den Elektroden ansammeln. Wir integrieren ein Schnellkalibrierungstool in alle unsere HMIs, sodass Bediener den Bildschirm in weniger als 30 Minuten neu kalibrieren können, wenn sie feststellen, dass die Touch-Funktion nicht funktioniert. Wir empfehlen außerdem, den Bildschirm mit einem Mikrofasertuch und einem milden, nicht scheuernden Reinigungsmittel zu reinigen – keine Papiertücher, die das Glas zerkratzen können. Für unsereHMI 10 ZollWir verkaufen eine schützende Bildschirmabdeckung, die die Multitouch-Empfindlichkeit bewahrt und gleichzeitig eine zusätzliche Schutzschicht gegen Kratzer und verschüttete Flüssigkeiten bietet.

Als HMI-Anbieter habe ich gesehen, dass Teams bei jedem Schritt dieses Prozesses Abstriche gemacht haben, und das Ergebnis ist immer ein HMI, das leistungsschwach ist, Ausfallzeiten verursacht und Bediener frustriert. Multi-Touch ist nicht nur eine schicke Funktion, die man einem HMI hinzufügen kann – es ist ein Werkzeug, das die Arbeit des Bedieners einfacher und nicht schwieriger machen soll. Wenn Sie planen, Ihre HMIs auf Multi-Touch umzurüsten, nehmen Sie sich die Zeit, Ihren Anwendungsfall zu prüfen, die richtige Hardware für Industrieumgebungen auszuwählen, für Ihre spezifischen Bedingungen zu kalibrieren, eine Benutzeroberfläche zu entwerfen, die für Ihre Mitarbeiter funktioniert, Tests in der Produktion durchzuführen und sie regelmäßig zu warten. Wenn Sie Fragen dazu haben, welches HMI das richtige für Ihre Linie ist, oder Hilfe bei der korrekten Multi-Touch-Einrichtung benötigen, zögern Sie nicht, sich an unser Team zu wenden, um Ihre Projektanforderungen zu besprechen.

Referenzen

1. Internationale Gesellschaft für Automatisierung. (2022). Best Practices für die industrielle Mensch-Maschine-Schnittstelle: Touch-Technologie und Benutzerfreundlichkeit. ISA-Presse.
2. Nationaler Verband der Elektrohersteller. (2021). Standard für industrielle Touchscreen-Leistung und Umweltbeständigkeit. NEMA-Veröffentlichung ICS 2-2021.
3. Schneider Electric. (2023). Industrieller Multi-Touch-HMI-Designleitfaden: Kalibrierung, Benutzerfreundlichkeit und Wartung.
4. Allen-Bradley. (2024). HMI-Hardware- und Softwarespezifikationen für industrielle Anwendungen. Technische Dokumentation von Allen-Bradley.